大食軍內有個工匠，從石油裡蒸餾出輕油，製做成***，交給大食軍將領。大食軍試驗以後，覺得效果很好，重賞了這個工匠，然後大批量製作，準備在守城時使用。
兩路唐軍接近巴格達時，感到大食軍明顯增多，特彆是大量的大食騎兵遊弋在唐軍附近，威脅著唐軍的安全。
李愬先是命令第六路軍的騎兵去攻擊大食騎兵，但是大食騎兵被打了兩下就跑，唐軍很難將其殲滅。
李愬決定先不理會這些騎兵，兩軍抵達巴格達附近後，開始分頭包圍巴格達城。其中，第三路軍從底格裡斯河以北包圍過去，第六路軍從河南包圍過去，計劃先斷絕掉城內外的聯係。
馬蒙看出唐軍的圍城企圖後，立即命令大食軍反擊，阻止唐軍圍城，兩軍在城外展開了激烈的交戰。
大食軍雖然數量多，但是在野戰中根本不是唐軍的對手，在遭受了較大傷亡以後，被迫撤退，唐軍最終成功包圍巴格達。
唐軍包圍巴格達以後，開始構築工事，阻止城內外的聯係，準備將巴格達先圍困起來，然後再逐步消滅城外的大食軍和拜占庭軍。
李愬在唐軍構築工事的同時，派出斥候對巴格達周邊進行偵查，準備搞清情況以後，再開展下步行動。
斥候經過連續幾天的偵查後，結合以前掌握的一些情況，向李愬進行報告。
第一次巴格達戰役後，大食軍和拜占庭軍均有損失，但是後麵大食軍補充了一些，目前拜占庭軍約有4萬，駐守在巴格達以北的巴古拜。大食軍約有14萬人，其中有2萬人守衛在巴格達以西的費盧傑，10萬人守衛巴格達，另有2萬騎兵在城外機動支援。
李愬算了一下己方的兵力，總共有鎮西軍、鎮海軍，外加四個契胡團，但是兩軍都已經過多**戰，各損失了好幾千人，目前加起來隻有六萬多人。相比之下，對方則有十八萬人之多，唐軍在人數人仍處於劣勢。
李愬不敢再迷信火力優勢，決定穩紮穩打，先逐個消滅兩個外圍城鎮，然後再集中兵力攻打巴格達。
李愬的計劃是先由第六路軍圍城，由第三路軍集中力量進攻巴古拜，然後第三路軍回師守城，第六路軍軍再分兵攻打費盧傑。
張廣孝認為，自己的部隊因為前麵有戰損，外加留一些水師在巴士拉，目前隻有2.5萬人，但是對於打四萬人的巴古拜還是有信心的，就將圍城任務交給第六路軍，自己率軍北上前往巴古拜。
鎮海軍很順利的抵達了巴古拜，那些大食騎兵不願為了拜占庭軍挨子彈，沒有阻撓鎮海軍的行動。拜占庭軍知道在城外不是唐軍對手，將兵力全部龜縮在城市，根本不管唐軍在城外的行動。
張廣孝按照常規的配置，派出一半兵力圍城，一半兵力攻城，將主攻方向選在城南。
由於大食人的嚴密封鎖，拜占庭軍根本無法接觸到火器，安條克乾脆就在冷兵器上下功夫，除了建造鐵甲車外，安條克還讓人準備了一批大弩，放在城內的製高點上，準備痛擊入城的唐軍。
張廣孝做好準備以後，就開始命令炮兵轟城，經過半天的射擊，炮兵成功在城南轟開一個較大的缺口。
張廣孝一聲令下，三千前鋒部隊率先從缺口處攻入城內，唐軍入城後，發現隻有少量的拜占庭軍在缺口處阻擋唐軍進城，唐軍用火力進行打擊後，很快將缺口處的拜占庭軍驅散，擴大攻擊範圍。
唐軍繼續往裡攻擊後，從街道中突然出現一批鐵甲車，這些鐵甲車沿著街道向唐軍衝來，唐軍趕忙用火槍射擊，沒想到子彈根本無法擊穿鐵甲。
鐵甲車接近唐軍後，裡麵的弓弩開始射擊，有的唐軍被射中，產生了傷亡。在後續的對戰中，唐軍居然拿這些鐵甲車沒辦法，反而被拜占庭軍的鐵甲車持續殺傷。
唐軍為了減少傷亡，隻能到處躲避，儘量不被鐵甲車內的弓弩射擊到。此時，又有高處建築物的大型弓弩射過來，一些唐軍躲避不及，當場被射死。
在拜占庭軍鐵甲車和大弩的配合攻擊下，唐軍的傷亡越來越多，帶隊的唐軍將領看到形勢不利，繼續呆在城內隻會更加被動，果斷命令唐軍撤離。
張廣孝在城外驚奇的發現唐軍居然被打出來了，而且傷亡比較大，趕緊向出城部隊問明情況。
經過先鋒部隊的描述，張廣孝才知道城內做了充分準備，覺得前鋒部隊出來是對的，避免了進一步的傷亡。
張廣孝將兩個副將召來，一起商討後續的應對之策。
張廣孝說：“本以為我們唐軍占據火力優勢，打下巴古拜不成問題，沒想到這裡的拜占庭軍準備的很充分，搞出了一些新戰法，你們看有什麼好的破解之法。”